str. 1

Temat: Rozruch i regulacja prędkości obrotowej silników prądu stałego.
1. Rozruch silników prądu stałego.
W chwili rozruchu prędkość silnika jest równa zeru, więc siła elektromotoryczna indukowana
E ma wartość zero i równanie napięć dla silnika przyjmuje postać:
Napięcie doprowadzone do silnika w chwili rozruchu jest równoważone przez spadek
napięcia na rezystancji twornika, a więc prąd rozruchowy pobierany przez silnik
jest bardzo duży w porównaniu z prądem pobieranym w czasie pracy
Prąd rozruchowy jest wielokrotnie większy od prądu znamionowego. Prąd rozruchowy
można ograniczyć przez zmniejszenie napięcia zasilającego lub włączenie w obwód twornika
dodatkowego opornika o rezystancji Rar zwanego rozrusznikiem, wówczas:
W silnikach bocznikowych należy pamiętać, aby obwód wzbudzenia w czasie rozruchu był
włączony za rozrusznikiem, ale tak aby był zasilany pełnym napięciem sieci.
Rozrusznik jest zwykle opornikiem kilkustopniowym dostosowanym do pracy krótkotrwałej.
Przy załączeniu silnika bocznikowego z dodatkowym opornikiem zmniejsza się prąd, a także
moment silnika. Aby moment zmieniał się w określonych granicach, podczas rozruchu
wyłącza się kolejne sekcje rozrusznika przechodząc tym samym na kolejne charakterystyki,
aż – po całkowitym zwarciu rozrusznika – osiągnie się punkt pracy na charakterystyce
naturalnej.
Schemat połączeń silnika bocznikowego z rozrusznikiem pokazano na rys. 8.64, a przebieg
rozruchu tego silnika na rys. 8.65.
str.1 Rozruch silnika szeregowego przebiega podobnie, lecz należy pamiętać, że nie może się on
odbywać bez obciążenia, ponieważ silniki szeregowe rozwijają w chwili rozruchu bardzo
duży moment rozruchowy i mogą się rozbiegać.
W silnikach szeregowo-bocznikowych korzystny wpływ na właściwości rozruchowe ma
dozwojenie. Powoduje ono zwiększenie momentu rozruchowego, poza tym rozruch
przeprowadza się w podobny sposób.
Do ograniczania prądu rozruchowego w silniku obcowzbudnym stosuje się takie same
rozruszniki, jak w pozostałych typach silników.
2. Regulacja prędkości obrotowej.
Wzór na prędkość silnika prądu stałego z dodatkową rezystancją w obwodzie twornika Rar:
Φ
Z powyższej zależności wynika, że na zmianę prędkości wirowania wirnika mają wpływ:
napięcie U, rezystancja Rar oraz strumień Φ.
Oznacza to, że prędkość obrotową można regulować:



przez zmianę napięcia zasilania twornika U,
przez zmianę rezystancji w obwodzie twornika Rar,
przez zmianę strumienia Φ
Wszystkie te możliwości są wykorzystywane w praktyce, a różnią się one pod względem:



zakresu regulacji
kierunku regulacji (góra, dół)
ekonomicznym
a) regulacja szeregowa
Regulacja szeregowa polega na włączeniu rezystancji regulacyjnej Rar w szereg z obwodem
twornika. Sposób ten stosuje się zarówno w silnikach bocznikowych jak i szeregowych.
str.2 Włączając dodatkową rezystancję w obwód twornika możemy regulować prędkość obrotową
w dół, a więc poniżej prędkości odpowiadającej pracy na charakterystyce naturalnej
(rys. 8.66). Zakres regulacji zawiera się od prędkości znamionowej do zera.
Regulacja szeregowa jest nieekonomiczna.
b) regulacja bocznikowa
Regulacja bocznikowa sprowadza się do osłabienia strumienia.
W silnikach bocznikowych i obcowzbudnych rezystancję regulacyjną Rfr włączamy w szereg
z obwodem wzbudzenia, a w silniku szeregowym bocznikujemy obwód wzbudzenia.
Włączenie dodatkowej rezystancji w obwód wzbudzenia powoduje zmniejszenie strumienia
i przy określonym prądzie powoduje wzrost prędkości. Zwiększa się przy tym prędkość
biegu jałowego n0 oraz nachylenie charakterystyki mechanicznej (rys. 8.67).
Regulacja bocznikowa jest regulacją w górę od wartości nN do ok. 3nN, a przy tym jest
regulacją ekonomiczną.
Prowadząc regulację prędkości przez zmianę strumienia należy mieć świadomość, jakie
skutki może wywołać nadmierne osłabienie pola lub zanik prądu w obwodzie wzbudzenia
silnika.
str.3 Jeżeli przy biegu jałowym strumień zmaleje do wartości strumienia szczątkowego, a silnik nie
zatrzyma się, to prędkość obrotowa wielokrotnie wzrośnie. Z tego względu obwód
wzbudzenia silnika bocznikowego i obcowzbudnego nie wolno rozwierać (w silniku
szeregowym nie wolno zwierać obwodu wzbudzenia). Regulator wzbudzenia powinien być
tak wykonany, aby jego rozwarcie było niemożliwe.
c) regulacja przez zmianę napięcia zasilania
Regulacja prędkości obrotowej przez zmianę napięcia twornika można uzyskać przez
zastosowanie tyrystorowych regulatorów napięcia.
Zmieniając napięcie zasilające twornik, można przy znamionowym obciążeniu regulować
prędkość od zera do wartości większej od prędkości znamionowej (rys. 8.68).
W całym zakresie regulacji prąd twornika nie ulega zmianie i zależy tylko od obciążenia.
Przy regulacji prędkości przez zmianę napięcia twornika charakterystyka regulacyjna jest
liniowa.
Jest to metoda wygodna i praktycznie bez strat.
str.4